IntroductionApercu observationnel
Conclusions
Les champs magnetiques dans l’Univers
Katia FERRIERE
Laboratoire d’Astrophysique de Toulouse,Observatoire Midi-Pyrenees, France
Ecole PROAM3La Rochelle, 26-29 octobre 2009
Katia FERRIERE Les champs magnetiques dans l’Univers
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Conclusions
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1 Introduction
2 Apercu observationnelPlanetesEtoilesGalaxiesAu-dela des galaxies
3 Conclusions
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2 Apercu observationnelPlanetesEtoilesGalaxiesAu-dela des galaxies
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Conclusions
Qu’est-ce qu’un champ magnetique ?
Champ gravitationnel
Champ electrique
Champ magnetique
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Lignes de champ magnetiques
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Le champ magnetique de la Terre
Decouverte
Gilbert (1600) :Phenomene de boussole→ La Terre est un gigantesque aimant
Lente derive des poles magnetiques (∼ 10 km/an)
Inversions du champ magnetique (∼ 200 000 ans)
Fluide conducteur dans le noyau externe- trop chaud pour entretenir aimant permanent- courants electriques source de champ magnetique
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Le champ magnetique de la Terre
Caracteristiques principales
~B approximativement dipolaire
Axe du dipole incline de 10.2
mais Nmag→ Sgeo
Bsurf ∼ 0.5 G∼ 0.3 G a l’equateur∼ 0.6 G aux poles
1 G= 10−4 T
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La magnetosphere de la Terre
Aurore boreale en Alaska
Aurore australe en Antarctique
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Le champ magnetique de Jupiter
Decouverte
Drake (1959) : Emission radio synchrotron de Jupiter
Pioneer 10 (1973) : Detection in situ d’un champ intense & etendu
Caracteristiques principales
~B approximativement dipolaire
Axe du dipole incline de ∼ 10
et Nmag→ Ngeo
MJ ∼ 20 000ME
Bsurf ∼ 4 G
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Champ magnetique des planetes exterieures
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Magnetosphere des planetes exterieures
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Champ magnetique des planetes interieures
Mercure
Mariner 10
Venus
Mariner 10
Mars
Mars Global Surveyor
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Synthese
Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune
d [UA] 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30
RP [km] 2 440 6 050 6 380 3 400 71 400 60 330 25 560 24 760
Trot [jr] 59 -243 1.0 1.03 0.41 0.44 -0.72 0.67
Bsurf [G] ∼ 0.003 ∼ 0.5 ∼ 4 ∼ 0.2 ∼ 0.2 ∼ 0.2
Bdip [G] 0.003 0.31 4.3 0.22 0.23 0.14
1 G= 10−4 T
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Le champ magnetique du Soleil
Decouverte
Harriot (1610)Fabricius, Galilee, Scheiner (1611) :Observations telescope de taches solaires→ rotation du Soleil
Schwabe (1843) :Cycle des taches solaires (T ' 11 ans)
GONG
Hale (1908) : Effet Zeeman dans une tache solaire (Btache∼ 3 kG)
Hale (1913) : Effet Zeeman du a un champ global (B ∼ 50 G)avec polarites opposees au N & au S
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Effet Zeeman
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Taches solaires
Btache∼ (2− 4) kG
Paires de taches solaires – polarites opposees→ tubes de flux emergeant localement
Polarites opposees au N & au S→ comme champ global
Inversion des polarites a chaque cycle de taches⇒ Cycle magnetique complet ' 22 ans
TRACE
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Le champ magnetique du Soleil
Caracteristiques principales
B ∼ (1− 2) G
Morphologie globale- a peu pres dipolaire
au minimum solaire- plus isotrope
au maximum solaire
Inversion des polaritesa chaque cycle de taches⇒ Cycle magnetique
complet ' 22 ans
Eclipse solaire (03/11/1994) (HAO)
Eclipse solaire (15/02/1980) (HAO)
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L’heliosphere
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Le champ magnetique des etoiles massives
Decouverte
Babcock (1947) : Effet Zeeman dans etoile Ap (B‖ ∼ 1.5 kG)
Seules les etoiles p ont un champ global
Caracteristiques principales
B ∼ qqes kG
Morphologie generalement simple
Stabilite temporelle – pas de cycle
Tau Scorpii
Magnetic field reconstruction based on ESPaDOnS data
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Le champ magnetique des etoiles peu massives
Decouverte
Effet Zeeman
Toutes ont un champ global
Caracteristiques principales
B ∼ (1− 100) G
B augmente avec Ω
Morphologie parfois complexe
Variabilite temporelle
SU Aurigae
Magnetic field reconstruction based on ESPaDOnS & NARVAL data
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Le champ magnetique des etoiles degenerees
Naines blanches magnetiquesPolarization circulaire du continu thermique B ∼ (5× 106 − 5× 108) G
Etoiles a neutronsDetection de raies cyclotron B ∼ qqes 1012 G
Pulsars radioTaux de ralentissement B ∼ (1011 − 1013) G (95%) – B ∼ (108 − 109) G (5%)
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Le champ magnetique de la Voie Lactee
Observations
Hall, Hiltner (1949) : Polarization de la lumiere stellaire
Effet Zeeman
Rotation de Faraday
Emission synchrotron
[Figure from Ponthieu & Lagache (2004)]
~B
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Le champ magnetique de la Voie Lactee
Caracteristiques principales
B ∼ (5− 10)µG
~B horizontal (parallele au disque)
Les lignes de champ s’enroulentautour du centre Galactique
Inversions de sens
Forme spirale (?)
Voie Lactee
Image credit: NASA/JPL-Caltech
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Le champ magnetique des autres galaxies
Observations
Emission synchrotron
Rotation de Faraday
Toutes les spirales ont un champ organise a grande echelle
Les elliptiques ont un champ chaotique a petite echelle
Caracteristiques principales
B ∼ qqesµG
Spirales vues par la tranche → ~B horizontal (parallele au disque)Spirales vues de face → ~B suit les bras spiraux
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Le champ magnetique des autres galaxies
NGC 891
CFHT
M51
HST
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Le champ magnetique des amas de galaxies
Observations
Rotation de Faraday
Emission synchrotron
Les amas ont un champintergalactique chaotique
B ∼ (0.1− qqes)µG
Amas de Coma
HST (Image credit: NASA)
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Conclusions
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En dehors des amas & superamas
???
Limites superieures uniquement
Anisotropies dans le FDC B . 10−8 G
Nucleosynthese primordiale B . 10−6 G
Fond diffus cosmologique
WMAP
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Tableau de synthese
Taille [cm] Intensite magnetique [G]
Petit aimant 10 102
Appareil IRM 102 103 − 104
Planete 109 − 1010 1
Etoile peu massive 1011 1Etoile massive qqes 1011 qqes 103
Etoile a neutrons 106 qqes 1012
Galaxie 1023 qqes 10−6
Amas de galaxies 1025 qqes 10−7
1 G= 10−4 T
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